一种制造半导体制品的方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种制造半导体物品的方法及其系统。

背景技术

近年来，随着集成电路封装的普及，对进一步减小其厚度有了更高的需求。相应的，现在要求将大约350μm的半导体芯片的厚度减小到大约50-100μm或更小。这种薄的半导体芯片可以通过先将表面保护片粘附到晶片的电路表面，随后研磨晶片并切割晶片来获得。当研磨后的晶圆厚度极薄时，在晶圆切割时容易发生芯片破损和芯片裂纹。

目前已经提出了许多与制造半导体制品相关的技术来进一步改进该系统。例如，一项公开号US8679895B2的美国专利公开了与使用薄晶圆制造技术制造的集成电路(IC)电路传感器相关的实施例，其中包括使用研磨前切割(DBG)的处理，这可以提高可靠性并最小化对晶圆的应力影响。虽然其他实施例使用面朝上安装，但面朝下安装通过直通触点成为可能。另一项公开号为US6558975B2的美国专利公开了一种用于生产半导体器件的工艺，包括以下步骤：提供具有配备有半导体电路的表面和背面的晶片；形成深度小于晶圆厚度的凹槽，所述凹槽从晶圆电路表面延伸；在晶圆电路表面贴上表面保护片，对晶圆背面进行打磨，使晶圆厚度变薄，进而将晶圆分割成具有间隔的单个芯片；将压敏胶片粘贴到晶圆的研磨背面上，将胶层暴露于能量源，剥离晶圆电路表面的表面保护片。此外，Weng et.al在出版物上公开了一种在半导体器件上进行应力切割以减少缺陷以及提高裸片强度的方法，其中在晶圆裸片的研磨之前执行部分应力切割。该出版物进一步报告了消除机械和吸收式激光分割相关缺陷，例如正面和背面表面烧蚀，以及顶面、背面和边缘碎裂。除此之外，一项公开号为US6337258B1的美国专利记载了一种通过沿着切割线或芯片分割线在晶片的元件形成表面中形成凹槽来分割晶片的方法，其中凹槽比成品芯片的厚度深。该方法还公开了在晶圆的元件形成表面上贴附保持构件，并且晶圆的底表面被研磨和抛光至成品芯片的厚度，从而将晶圆分割成芯片，然后在通过多孔吸附保持的同时进行转移。

上述专利文件描述了制造半导体制品的许多系统和方法，它们是本发明的关键组成部分。由于现有技术中公开的系统和方法缺乏一种无需将粘合片从所述晶片上剥离就可以从半导体晶片上去除粘合片的手段。因此，需要这样一种系统，能够在研磨工艺之前进行切割，并且还采用一种通过简单地在所述片上施加足够的压力和热量来消除粘合片的粘附性的方法。

发明内容

本发明的一个目的是减少由于在背面研磨之后切割晶片的传统方法而导致的背面碎裂的风险，由此本发明通过先切割再研磨来调换该步骤。本发明的另一个目的是提高晶片裸片强度。

除此之外，本发明的另一目的是提供一种无需剥离层压在晶片的一个表面上的粘合片就可将晶片裸片与载体分离的方法。

在本发明的一个方面，提供了一种用于制造半导体制品的方法，包括以下步骤：部分切割晶片，将一层或多层粘合片施加到载体上，将部分切割的晶片转移到载体上的粘合片上；将晶圆的背面打磨至预定厚度以形成分离的裸片，并从载体上移除分离的裸片，通过将另一层粘合片粘附到分离的裸片的背面来将分离的裸片从载体移除，随后将加热板压到所述粘合片上。

优选地，粘合片包括热胶带和紫外线(UV)胶带。

优选地，附加粘合片是切割胶带。

优选地，载体由硅和/或玻璃制成。

优选地，晶片被部分切割至总晶片厚度的20％。

优选地，以预定的时间将加热板压在粘合片和分离的裸片上。

在本发明的另一方面，提供了一种用于制造半导体制品的系统，包括用于部分切割晶片的锯片、用于将一层或多层粘合片施加到载体(203)上的粘合剂施加机构、用于将一层或多层粘合片施加到载体(203)上的转移机构将部分切割的晶圆(200)转移到载体(203)上，背面研磨轮用于研磨晶圆的背面以形成分离的裸片，其中，通过将另一层粘合片粘附到背面来将分离的裸片从载体上移除，随后将加热板压到所述粘合片上。

优选地，该系统还包括用于在检查时对裸片进行分类的分类机构。

优选地，载体由硅和/或玻璃制成。

优选地，粘合片包括热胶带、紫外线(UV)胶带和切割胶带。

本领域的技术人员将容易理解，本发明能够实现所述技术效果并能够获得所述目的和优点。此处所描述的实施例并不旨在限制本发明的范围。

附图说明

为了便于理解本发明，在附图中示出了优选实施例，结合以下描述，本发明的构造和操作以及其许多优点将是容易理解和领会的。

图1是半导体晶片制造工序的流程图。

图2是半导体晶片的局部切割和背面研磨工艺的流程图。

图3是说明将一个或多个粘合片施加到载体和晶圆正面的第一实施例的流程图。

图4是说明从载具移除晶圆的第一实施例的流程图。

图5是说明将粘合片施加到载体和晶圆正面的第二实施例的流程图。

图6是说明从载具移除晶圆的第二实施例的流程图。

具体实施方式

在下文中，将根据本发明的优选实施例并参考所附说明书和附图来描述本发明。然而，应该理解，将描述限制于本发明的优选实施例和附图仅仅是为了便于讨论本发明，并且可以设想本领域技术人员可以在不脱离本发明所附权利要求的范围的情况下进行各种修改。

现在将参考附图通过示例的方式更详细地描述本发明。

图1是说明根据本发明制造半导体制品的方法流程图，该方法包括以下步骤：首先在步骤101接收半导体制品，优选半导体晶片200，然后在步骤102通过进货质量控制(IQC)进行检验。IQC是在生产开始之前控制制造产品的材料和零件质量的过程。在优选实施例中，本发明采用称为“研磨前切割”的方法，其中在研磨晶片200以形成多个分离的裸片300之前切割晶片200。在步骤103，安装锯片201用于切割工艺，在步骤104将晶圆200切割成多个分离的裸片300。优选地，锯片201可将晶圆200的正面部分切割至所需深度。

在步骤105中，将锯片201拆卸下来，更换为背面砂轮202，用于对步骤107中晶圆200的背面进行磨削。优选地，背面砂轮202可以是杯形砂轮，其可以包含磨料颗粒或磨料砂砾、粘合材料和孔隙，并且可以制造成由磨料颗粒、粘合剂和孔隙率的相对体积百分比所确定的各种等级或结构。较硬的砂轮用于粗磨以获得更长的砂轮寿命。精磨时采用较软的砂轮，保证自修整能力。在特定实施例中，背面研磨工艺是优选的，因为它比最近开发的更新的化学或等离子蚀刻工艺更快且成本更低。然而，可能会出现一些缺点，例如在背面研磨过程中可能会施加机械应力和热量，并且还会出现划痕。晶圆200表面上的这些划痕图案和划痕深度与砂砾的尺寸和背面研磨过程中施加在晶圆200上的压力成正比。此外，半导体裸片300上的划痕深度和背面粗糙度与裸片300的强度直接相关，因此需确保处理后的晶圆200的后表面尽可能光滑。

在步骤106，一层或多层粘合片通过粘合剂施加机构附接到载体203，从而将部分切割的晶圆200粘合到粘合片上。在薄半导体晶圆200工艺中，在通过转移机构将部分切割的晶圆200转移到载体203上时，使用一层或多层粘合片将晶圆200临时结合到刚性载体203。优选地，载体203的材料由例如但不限于硅或玻璃材料构成。由于玻璃的热稳定性和机械稳定性以及耐化学性，玻璃可以优选作为载体203。由于玻璃载体203是透明的，因此还可以监测与玻璃载体203的结合和剥离。此外，玻璃载体203可以清洗和重复使用，从而有助于降低成本和保护环境。

在优选实施例中，粘合片可以包括热胶带204、紫外线(UV)胶带209、切割胶带206等。热胶带204，也称为热释放胶带，用于保持、转移、载体掩蔽和保护应用，特别是用于半导体晶圆200。热胶带204可以是单面的，其具有单层可热剥离的粘合剂，也可以是双面的，其中一侧具有可热剥离的粘合剂，另一侧具有基面粘合剂。两种类型都使用聚酯薄膜作为基材。热胶带204也可用于在切割期间固定半导体晶圆200或防止部件移动。

切割带206是在晶圆200切割期间使用的背衬带，在晶圆200微加工之后切割半导体材料块。切割带207在切割过程中将被称为裸片300的半导体片保持在一起，将它们安装到薄金属框架上。裸片300稍后在电子制造过程中从切割带206移除。此外，切割胶带206可由聚氯乙烯(PVC)、聚烯烃或聚乙烯背衬材料制成，具有粘合剂以将裸片固定就位。在一些情况下，切割胶带206将具有剥离衬里，该剥离衬里将在将切割胶带206安装到晶片200的背面之前被移除。

类似于导热胶带204，UV胶带210优选是双面的，另一面粘附到晶圆200的正面以形成另一个组件，包括晶圆200、导热胶带204和UV胶带210，如图5所示，UV胶带210是许多类型的切割胶带206中的一种，其中在切割后暴露于UV光会破坏其粘合剂粘合，从而使粘合剂在切割过程中更牢固且更容易去除。此外，可以在背磨工艺中保护晶圆200的表面，在划片工艺中用环框208固定晶圆200。或者，UV胶带209也可以适用于陶瓷、玻璃、蓝宝石等各种工件。

在优选实施例中，背面研磨轮202从其背面研磨晶圆200至预定厚度，例如在0.850mm至0.175mm之间，如步骤107中所示。在步骤108，从载体移除分离的裸片300之前，检查经研磨的晶圆200或分离的裸片300的厚度，这将在本文中参考图3到图6进一步讨论。步骤110至112是在分类机构分类出分离的裸片之前，使用检查设备检查分离的裸片的背面和正面的步骤。

图2是晶圆200背面研磨前的切割过程的流程图。首先，晶圆200在切割过程中被部分切割，其中锯片201切割晶圆200的正面约位晶片200的总厚度的20％。在晶片200上切割预定数量的切口后，优选地在彼此垂直的两个方向上横向穿过晶片200，使得切口在晶片200上呈正方形。此外，接下来将晶片200粘附到热胶带204上，所述热胶带连接至载具203上，且正面粘附至导热胶带204的粘合部分。导热胶带204将有助于防止晶圆在背面研磨过程中四处移动。然后背面研磨轮202将用于将晶片200的背面研磨至如上所述的期望厚度。

图3到图6是将一个或多个粘合片施加到半导体晶片200和载体203的两个实施例的流程图。在优选实施例中，优选在晶片200被部分切割之后和研磨之前应用该技术。参照图3，第一实施例采用将热胶带204层压或施加到放置在卡盘台205上的载体203。一旦将热胶带204施加到载体203上，晶圆200就被放置在卡盘台205上，其具有从卡盘台205面向上的前侧，其中晶片200的前侧然后被粘附到热胶带204的另一粘性侧，如图3所示，从而形成包括晶圆200、导热胶带204和载体203的组件。然后转移组件以对晶圆200进行研磨，其中，将组件翻转，使载板203远离背磨轮202，晶圆200的背面暴露于背磨轮202。

图4显示了从热胶带204和载体203移除分离的裸片300的步骤。切割带206附接到金属框架环207，所述金属框架环207也称为晶圆环，其被放置在研磨后的分离的裸片300的背面上。然后，将加热板208轻轻地压到切割带204上，以在预定的时间内，例如30秒或更短时间，将足够的压力施加到分离的裸片300上。来自加热板208的热量将削弱热胶带204在分离的裸片300上的粘附性，同时保持切割胶带206的粘附性，从而允许分离的裸片改为粘附到切割胶带206并从热保护层移除当切割胶带206和加热板208被提起时胶带204。随后，附着到切割带206和金属框架环207的分离的裸片300将被带到下一站用于后续处理和/或抛光。

在进一步的实施例中，第二实施例如图5所示，采用将热胶带204层压到载体203上，类似于第一实施例。下一层粘合剂以紫外线(UV)胶带209的形式被施加到热胶带204的顶部。然后图6显示了从UV胶带209移除分离的裸片300的过程，类似于第一实施例，由此将切割胶带206施加到分离的裸片304上并将加热板208压在切割胶带206上以去除UV胶带209的粘合剂。可选地，可以采用将UV辐射到加热板208旁边的UV胶带209上的附加步骤，以增强分离的裸片从UV胶带209的移除。

本公开包括所附权利要求以及前述描述中所包含的内容。尽管本发明以其优选形式在一定程度上进行了具体描述，但应当理解，优选形式的本公开内容仅以示例的方式进行，并且在结构细节以及组合和布置方面的许多变化在不脱离本发明的范围的情况下也在保护范围内。